(57)【要約】【課題】設置場所・使用場所に制限を受けることがなく、使用目的に応じて自由に設置・使用することができ、かつメンテナンスが容易な表示システムを提供すること。【解決手段】電子ペーパー、太陽電池、二次電池から構成される表示システムにおいて、前記表示システムは、全体として一体に形成されつつ可撓性を有し、表示システムを構成する太陽電池は、表示システムから着脱自在に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ペーパー、太陽電池、二次電池から構成される表示システムにおいて、
前記表示システムは、全体として一体に形成されつつ可撓性を有し、
前記表示システムを構成する太陽電池は、前記表示システムから着脱自在に設けられていることを特徴とする表示システム。
【請求項２】
前記電子ペーパーと前記太陽電池が、同一の面側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
【請求項３】
前記電子ペーパーは表面に表示部が設けられており、該電子ペーパーの裏面に太陽電池が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
【請求項４】
前記太陽電池が、色素増感型太陽電池であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示システム。
【請求項５】
前記電子ペーパーが、ツイストボール型の電子ペーパーであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示システム。
【請求項６】
前記電子ペーパーが、時間を表示することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の表示システム。
【請求項７】
１分間の駆動波形印加時間の総和が、１０秒以下であることを特徴とする請求項６に記載の表示システム。
【請求項８】
背景色と時間文字色がそれぞれ青と白または白と青である特徴とする請求項６又は７に記載の表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示ステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ペーパーと呼ばれる情報媒体が注目を浴びつつある。この情報媒体は低消費電力性、薄く軽いなどの優れた特性を有し、既に実用化段階に入りつつある。太陽電池を駆動させる電源としては二次電池や、太陽電池などが用いられており、例えば、特許文献１には、支持体に、太陽電池パネルと、太陽電池パネルを電源とする電子ペーパー表示体よりなる広告表示装置が提案されている。また、特許文献２には、室内空間を仕切るパネルを床面に立設したパネルシステムにおいて、前記パネル内に室内光により発電を行う太陽電池と、該太陽電池から供給される電力を使用する電子ペーパーが設けられたパネルシステムが提案されている。
【０００３】
ところで、近年の電子機器の発達にともない、電子機器には更なる小型化、軽量化に対する要求が高まりつつある。さらにこれらの電子機器には、設置場所や使用場所を選ばずに設置・使用が可能であることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９２３６８号公報
【特許文献２】特開２００８−２５５６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電子ペーパーをその構成要件に含む表示システムにおいては、設置場所や使用場所に制限があるものも多く、未だ改善の余地はある。また、太陽電池を電源として用いる表示システムでは、夜間時に電子ペーパーを駆動させることができない問題があり、一方で、二次電池を電源とする場合には、電池交換が必要であり、利便性の点から十分とはいえない。
【０００６】
特許文献２に提案がされているパネルシステムによれば、電源ケーブルの配線作業や、バッテリーの交換作業などを行う必要がないとされているが、設置場所が限定されてしまう点や、夜間時に使用ができない点、また、太陽電池が破損した場合のメンテナンスが困難であるといった問題点が内在する。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、設置場所・使用場所に制限を受けることがなく、使用目的に応じて自由に設置・使用することができ、かつメンテナンスが容易な表示システムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の表示システムは、電子ペーパー、太陽電池、二次電池から構成される表示システムにおいて、前記表示システムは、全体として一体に形成されつつ可撓性を有し、前記表示システムを構成する太陽電池は、前記表示システムから着脱自在に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記電子ペーパーと前記太陽電池が、同一の面側に設けられていてもよい。
【００１０】
また、前記電子ペーパーは表面に表示部が設けられており、該電子ペーパーの裏面に太陽電池が設けられていてもよい。
【００１１】
また、前記太陽電池が、色素増感型太陽電池であってもよく、前記電子ペーパーが、ツイストボール型の電子ペーパーであってもよい。
【００１２】
前記電子ペーパーが、時間を表示するものであってもよい。またこの場合において、１分間の駆動波形印加時間の総和が、１０秒以下であってもよく、背景色と時間文字色がそれぞれ青と白または白と青からなっていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の表示システムによれば、設置場所・使用場所に制限を受けることがなく、使用目的に応じて自由に設置・使用することができ、かつメンテナンスが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の表示システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の表示システムの一例を示す概略構成図である。
【図３】太陽電池の一例を示す概略図である。
【図４】電子ペーパーの一例を示す概略図である。
【図５】本発明の表示システムの一例を示す概略構成図である。
【図６】図５に示す表示システムに時間表示がされた例を示す図である。
【図７】表示システムの変形例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の表示システム１００の実施形態について図面を用いて具体的に説明する。なお、図１、図５は、本発明の表示システムの一実施形態を示す概略構成図である。図１、図５に示すように、本発明の表示システム１００は、電子ペーパー３０、太陽電池１０、二次電池５０、電子ペーパーを駆動させるための回路部６０から構成される。太陽電池１０と二次電池５０、二次電池５０と回路部６０、回路部６０と電子ペーパー３０とはそれぞれ電気的に接続されており、太陽電池１０から発生した電力は二次電池５０に充電される。回路部６０は、二次電池５０から供給される電力によって動作し、回路部６０の動作状況に応じて所定の情報が電子ペーパー３０に表示される。ここで、本発明の表示システム１００は、全体として一体に形成されつつ可撓性を有し、表示システムを構成する太陽電池１０は、表示システム１００から着脱自在に設けられている点に特徴を有するものである。
【００１６】
上記特徴を有する本発明の表示システム１００によれば、太陽電池１０から電力を発生させることができない場合であっても電子ペーパー３０に所定情報を表示させることができる。また、表示システム１００は全体として一体に形成されつつ可撓性を有することから、設置場所や使用場所に制限を受けることなく使用目的に応じて使用することができる。さらに、太陽電池１０は表示システム１００から着脱自在に設けられていることから太陽電池１０の保守・点検が容易となる。
【００１７】
図１に示す形態では、基板２００の一方の面に、太陽電池１０、電子ペーパー３０が設けられている。また、基板２００の他方の面に、二次電池５０、回路部６０が設けられている。すなわち、本実施形態では、基板２００の一方の面側に太陽電池１０と電子ペーパー３０が設けられ、基板２００の他方の面側に二次電池５０と回路部６０が設けられ、これにより表示システム１００が全体として一体に構成されている。なお、説明の便宜上図示する形態では、太陽電池１０と電子ペーパー３０が設けられた側から基板２００が見える構成としているが、この形態に限定されるものではなく、基板２００の全面を覆うように太陽電池１０と電子ペーパー３０が設けられた構成をとっていてもよい。また、基板２００の一方の面側に、太陽電池１０、電子ペーパー３０、二次電池５０、回路部６０が設けられていてもよい。なお、図１では、説明の便宜上二次電池５０、回路部６０を破線で表示しているが、太陽電池１０、電子ペーパー３０が設けられた面側からは、二次電池５０、回路部６０は見えない構成をとっている。
【００１８】
基板２００の材料としては、可撓性を有するものであればよく、その材料について特に限定はないが、例えば、アクリル、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステルナフタレートフィルム（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂からなる材料を挙げることができる。
【００１９】
基板２００の厚みについて特に限定はないが、基板２００の厚みが厚すぎる場合には、可撓性の低下が懸念される。したがって、この点を考慮すると、基板２００の厚みは、１０μｍ〜５０００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００２０】
また、図１に示す形態では、基板２００上に、太陽電池１０と電子ペーパー３０を設ける構成としているが、基板２００を用いずに、太陽電池１０を構成する基材と、電子ペーパー３０を構成する基材として同一の基材を用いて太陽電池１０と電子ペーパー３０を一体に形成することもできる。例えば、後述する太陽電池１０を構成する第１電極基材１１と、電子ペーパー３０を構成する第１基材４１として、同一の基材を用いることで、基板２００を用いることなく、太陽電池１０と電子ペーパー３０を一体に形成することができる。
【００２１】
太陽電池１０は、表示システム１００から着脱可能に設けられている。表示システム１００から太陽電池１０を着脱可能にする方法については特に限定はなく、従来公知の方法を適宜選択して用いることができる。例えば、基板２００上に凹部を設け、太陽電池１０の基板２００と接する側に凹部と嵌合可能な凸部を設けることで、太陽電池１０を表示システム１００から着脱可能とすることができる。
【００２２】
図２は、図１に示す表示システムに時間表示がされた例を示す図である。同図に示す形態では、電子ペーパー３０の表示部に時間を表示させるための回路部（図示しない）と、回路部内に設置した二次電池（図示しない）に、可撓性を有する基板からなる色素増感型太陽電池１０が接続され、太陽電池から発電した電力を二次電池に充電するような回路が設けられている。同回路は、基板が可撓性を有する樹脂、表示部がツイストボール型の電子ペーパー３０と接続されており、二次電池に充電された電力を用いて、電子ペーパー３０の表示部に時間表示がされている。
【００２３】
また、図２に示す形態では、背景色と時間文字色がそれぞれ青と白または白と青となるように表示がされている。このような背景色、時間文字色とすることにより、日陰や暗い部屋、夕暮れ時など外光が不足する場合であっても、視認性を低下させることなく時間表示が可能となる。また、時間表示にかえて、西暦や、日付等を表示してもよい。この場合も、背景色と文字色はそれぞれ青と白または白と青となるように表示がされていることが好ましい。
【００２４】
（太陽電池）
太陽電池１０は、従来公知のものを適宜選択して用いることができる。このような太陽電池としては、例えば、単結晶シリコーン型太陽電池、多結晶シリコーン型太陽電池、アモルファスシリコーン型太陽電池、化学物系太陽電池、色素増感型太陽電池、量子ドット型太陽電池、有機薄膜型太陽電池等を挙げることができる。
【００２５】
これらの太陽電池の中でも、色素増感型太陽電池は、蛍光灯などの室内光や、窓際など、低照度での発電効率が高いといった利点や、製造工程に真空条件を必要とせず製造コストが低いといった利点から、本発明の表示システム１００を構成する太陽電池１０として特に好適に使用することができる。以下、色素増感型太陽電池の一例について図３を参照して具体的に説明する。
【００２６】
図３は色素増感型太陽電池の一例を示す概略断面図である。図３に示すように、色素増感型太陽電池１０は、金属箔からなる第１電極基材１１、および第１電極基材１１上に形成され、色素増感剤が担持された金属酸化物半導体微粒子を有する多孔質層１２を有する酸化物半導体電極基板１と、透明基材２１ｂおよび透明基材２１ｂ上に形成された透明電極層２１ａを有する第２電極基材２１、および透明電極層２１ａ上に形成される触媒層２２を有する対極基板２とが、多孔質層１２および触媒層２２が対向するように配置され、酸化物半導体電極基板１および対極基板２の間に酸化還元対を含む電解質層３が形成されている。また、色素増感型太陽電池１０の端部は、通常、シール剤４等により封止がされるものであるが、電解質を固体化、または擬固体化させた場合には封止の必要がない。
【００２７】
また、本発明の表示システム１００は可撓性を有する点を特徴とするものであり、したがって、太陽電池１０は、表示システム１００の可撓性を損なうことのない材料から構成されていることが好ましい。具体的には、太陽電池１０自体が可撓性を有していることが好ましい。
【００２８】
対極基板は、第２電極基材と、第２電極基材上に形成された触媒層とを有するものである。触媒層は、白金、カーボン、導電性高分子化合物を用いることができる。
【００２９】
上記、導電性高分子化合物としては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールおよびそれらの誘導体等を挙げることができる。
【００３０】
触媒層の厚みとしては、後述する第２電極基材上に一定の厚みで形成することが可能であり、触媒性能を有することができる程度の厚みであれば特に限定されるものではないが、０．０１μｍ〜５０μｍの範囲内、なかでも０．０５μｍ〜３０μｍの範囲内、特に０．１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。触媒層の厚みが上記範囲に満たない場合は、触媒層を第２電極基材上に一定の厚みで形成することが困難であるからであり、触媒層の厚みが上記範囲を超える場合はクラックなどの問題点がある。
【００３１】
以下、第２電極基材が透明性を有する基材である場合を例に挙げて説明を行うが、この例に限定されるものではなく、第１電極基材及び第２電極基材の何れか一方が透明性を有する基材であればよい。好ましい電極基材の例としては、第２電極基材が透明性を有する基材であり、第１電極基材が金属箔である。本実施形態では、第２電極基材は透明性を有する基材である。第２電極基材の透明性としては、色素増感型太陽電池が対極基板側から太陽光を受光して作動することができるように、太陽光を透過することができるものであれば特に限定されるものではない。
【００３２】
このような第２電極基材としては、具体的には、透明基材と、透明基材上に形成された第２電極層とを有するものであり、第２電極層として透明電極層、メッシュ電極層、もしくは透明電極層およびメッシュ電極層を有する電極層のいずれか１つの電極層を有するものである。
【００３３】
透明基材としては、可撓性を有し、かつ第２電極層および触媒層を形成し対極基板として用いることができる程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような透明基材としては、例えば無機透明基材や樹脂製基材を用いることができる。このうち、樹脂製基材は、可撓性に優れ、軽量であり、加工性に優れ、製造コストの低減ができるため好ましい。
【００３４】
樹脂製基材としては、例えば、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステルナフタレートフィルム（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂からなる基材等を挙げることができる。なかでも、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレートフィルム（ＰＥＮ）、ポリカーボネートフィルム（ＰＣ）が用いられることが好ましい。
【００３５】
無機透明基材としては、合成石英基材やガラス基板等を挙げることができるが、無機透明基材を用いる場合には、可撓性を維持できる程度の厚みとすることが必要である。
【００３６】
透明基材の厚みは、色素増感型太陽電池の用途等に応じて適宜選択することができるものであるが、通常、１０μｍ〜５０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に５０μｍ〜１８００μｍの範囲内であることが好ましく、さらに１００μｍ〜１５００μｍの範囲内であることが好ましい。透明基材の厚みをこの範囲程度とすることで、色素増感型太陽電池に可撓性を付与することができる。
【００３７】
また、透明基材は、可撓性を有するとともに、耐熱性、耐候性、水蒸気、その他のガスバリア性に優れたものであることが好ましい。透明基材がガスバリア性を有することにより、例えば、色素増感型太陽電池の経時安定性を高いものとすることができるからである。
【００３８】
次に、第２電極層について説明する。第２電極層は、透明基材上に形成されたものである。第２電極層としては、具体的には、透明電極層を挙げることができる。以下、それぞれについて説明する。
【００３９】
透明電極層を構成する材料としては、色素増感型太陽電池に可撓性を付与することができる材料であって、透明性を有し、所定の導電性を有する材料であれば特に限定されるものではなく、導電性高分子化合物や金属酸化物等を用いることができる。
【００４０】
透明電極層は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる材料からなる層が積層された態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層が積層された態様を挙げることができる。
【００４１】
透明電極層の厚みは、色素増感型太陽電池に可撓性を付与することのできる厚みであって、所望の導電性を実現できる範囲内であれば特に限定されない。このような、透明電極層の厚みとしては、通常、５ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内が好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。厚みが上記範囲よりも厚いと、色素増感型太陽電池の可撓性が低下する傾向となり、また、均質な透明電極層を形成することが困難となる場合や全光線透過率が低下して良好な光電変換効率を得ることが難しくなる場合があり、また、厚みが上記範囲よりも薄いと、透明電極層の導電性が不足する可能性があるからである。なお、上記厚みは、透明電極層が複数の層から構成される場合には、すべての層の厚みを合計した総厚みを指すものとする。
【００４２】
透明電極層を透明基材上に形成する方法としては、一般的な透明電極層の形成方法と同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【００４３】
第２電極層としては、上述した透明電極層および金属の配線からなるメッシュ電極層を有する電極層を用いることができる。上記の構成とすることにより、透明電極層の導電性が不足する場合に、メッシュ電極層により補充することができるため、色素増感型太陽電池をより発電効率に優れたものにできるという利点がある。
【００４４】
次に、酸化物半導体電極基板について説明する。酸化物半導体電極基板は、電極としての機能を備えた第１電極基材、および第１電極基材上に形成された多孔質層を有するものである。以下、第１電極基材および多孔質層についてそれぞれ説明する。
【００４５】
第１電極基材としては、電極としての機能を備え、色素増感型太陽電池に可撓性を付与することができる程度の可撓性と、多孔質層を形成して酸化物半導体電極基板として用いることが可能な程度の自己支持性を有しているものであれば特に限定されるものではなく、透明性を有する基材であってもよいし、透明性を有さない基材であってもよい。
【００４６】
なお、第１電極基材が透明性を有する基材である場合は、上述した第２電極基材の項で説明した透明性を有する基材を用いることができるので、ここでの説明は省略する。
【００４７】
第１電極基材が透明性を有さない基材である場合、第１電極基材としては、少なくとも金属層を有する基材を用いることができる。
【００４８】
このような第１電極基材としては、少なくとも金属層を有していればよく、例えば金属層が金属箔であり、第１電極基材が金属箔からなるものであってもよいし、また例えば、第１電極基材が基材および金属層を有するものであってもよい。
【００４９】
また、金属箔の厚みとしては、色素増感型太陽電池に可撓性を付与することができる程度の可撓性と、金属箔上に後述する多孔質層を形成することが可能な自己支持性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではないが、通常、５μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、１０μｍ〜５００μｍの範囲内であることがより好ましく、２０μｍ〜２００μｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００５０】
次に、多孔質層について説明する。多孔質層は、表面に色素増感剤が担持された金属酸化物半導体微粒子を含有するものであり、第１電極基材上に形成され、かつ、電解質層と接するものである。なお、第１電極基材が透明性を有する基材である場合は、第１電極基材の透明電極層等の電極層上に多孔質層が形成される。
【００５１】
金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える金属酸化物からなるものであれば特に限定されるものではない。
【００５２】
金属酸化物半導体微粒子の平均粒径としては、多孔質層の比表面積を所望の範囲内にできる程度であれば特に限定されるものではないが、通常、１ｎｍ〜１０μｍの範囲内が好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい
【００５３】
色素増感剤としては、光を吸収して起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定はされない。このような色素増感剤としては、有機色素または金属錯体色素を挙げることができる。
【００５４】
また、多孔質層には、金属酸化物半導体微粒子の他に任意の成分が含まれていてもよい。
【００５５】
多孔質層の厚みは、可撓性を点から、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、特に３μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５６】
次に、電解質層について説明する。電解質層は、酸化還元対を含むものである。電解質層に用いられる酸化還元対としては、一般的に色素増感型太陽電池の電解質層に用いられているものであれば特に限定はされるものではない。中でも本態様に用いられる酸化還元対は、ヨウ素およびヨウ化物の組合せであることが好ましい。
【００５７】
また、電解質層には、酸化還元対以外のその他の化合物として、架橋剤、光重合開始剤、増粘剤、常温融解塩等の添加剤を含有していてもよい。
【００５８】
電解質層は、ゲル状、固体状または液体状のいずれの形態からなる電解質層であってもよい。
【００５９】
（二次電池）
二次電池５０は、上述した太陽電池１０から発生した電力を充電でき、充電した電力により後述する回路部を動作させる機能を有するものであればよく、従来公知の二次電池を適宜選択して用いることができる。図１に示す形態では、基板２００の表面に設けられた太陽電池１０と基板２００の裏面に設けられた二次電池５０とが電気的に接続されている。また、図５に示す形態では、太陽電池１０と電子ペーパー３０との間に二次電池５０が設けられており、二次電池５０と太陽電池１０は電気的に接続されている。
【００６０】
本発明の表示システム１００に使用可能な二次電池としては、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池等の一般型二次電池や、亜鉛・塩素電池、レドックス・フロー電池等の液循環型二次電池、アルミニウム・空気電池等のメカニカルチャージ型二次電池、ナトリウム・硫黄電池等の高温動作型電池等を挙げることができる。
【００６１】
また、本発明の表示システム１００は、一体型に構成されているとともに、可撓性を有する。したがって、表示システム１００を構成する二次電池は、二次電池自体が可撓性を有することが好ましいが、二次電池を含む表示システム１００が全体として可撓性を有することができるような、形状、大きさの二次電池であれば、必ずしも二次電池自体が可撓性を有することは必要ではない。
【００６２】
（電子ペーパー）
本発明の表示システム１００を構成する電子ペーパー３０についても特に限定はなく、従来公知のものを適宜選択して用いることができる。このような電子ペーパー３０としては、例えば、ツイストボール方式、電気泳動方式、磁気方式、電子粉粒体方式、帯電トナー型表示方式、電界析出方式、エレクトロクロミック方式、フィルム移動方式、干渉制御方式、有機ＥＬ方式等の電子ペーパーを挙げることができる。
【００６３】
これらの電子ペーパーの中でも、ツイストボール型の電子ペーパーは、ツイストボールの着色が容易なことから多彩な色表示が可能であり、温度や湿度の環境変化に影響を受けにくく、作製が容易であり、また低コストといった利点を有することから、本発明の表示システム１００に使用する電子ペーパーとして特に好適である。また、ツイストボール型の電子ペーパー３０によれば、その多彩な色表示から、上述した電子ペーパーに時間を表示させる場合において、背景色と時間文字色をそれぞれ青と白または白と青と容易に表示させることができる。また、ツイストボール型の電子ペーパーによれば、これ以外の色表示、たとえば、赤、オレンジ、緑などその他の色表示も可能である。
【００６４】
またさらに、太陽電池の好ましい例として上記で説明した色素増感型太陽電池も、カラフル化が可能であり、作製が容易で、低コストといった利点を有することから、ツイストボール型の電子ペーパーと色素増感型太陽電池とを組合せて用いることで、意匠性が高い表示システムを低コストで容易に構築することができる。以下、電子ペーパー３０として、ツイストボール型の電子ペーパーを例に挙げ、図４を参照して説明する。なお、本実施形態では、電子ペーパー３０は、回路部６０と電気的に接続されている。
【００６５】
図４に示す電子ペーパーは、透明性を有するフィルムからなる第１基材、および上記第１基材の一方の表面に形成された透明電極を有する透明電極側基材と、絶縁性を有するフィルムからなる第２基材、および上記第２基材の一方の表面に形成された対向電極を有する対向電極側基材と、ツイストボールおよび低極性溶媒を含む低極性溶媒層からなるツイストボール層とを有し、上記ツイストボール層は、上記第１基材および上記第２基材により密封され、対向電極側基材は、対向電極がツイストボール層とは反対側となるように配置されている。
【００６６】
また、本発明の表示システム１００は、可撓性を有する点を特徴とするものであり、したがって、電子ペーパーは、表示システム１００の可撓性を損なうことのない材料から構成されていることが好ましい。具体的には、電子ペーパー自体が可撓性を有していることが好ましい。
【００６７】
図４（ａ）は電子ペーパーの一例を示す模式図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面の概略断面図である。ここで、図４においては、電子ペーパーがセグメント駆動用電子ペーパーである場合を示している。図４（ｂ）に示すように、一例である電子ペーパー３０は、透明性を有するフィルムからなる第１基材３１、および第１基材の一方の表面に形成された透明電極３２を有する透明電極側基材３３と、絶縁性を有するフィルムからなる第２基材４１、および第２基材４１の一方の表面に形成された対向電極４２を有する対向電極側基材４３と、ツイストボール３５ａおよび低極性溶媒を含む低極性溶媒層３５ｂからなるツイストボール層３５とを有し、ツイストボール層３５は、第１基材３１および第２基材４１により密封され、対向電極側基材４３は、対向電極４２がツイストボール層３５とは反対側となるように配置されている
【００６８】
対向電極側基材は、可撓性と絶縁性を有するフィルムからなる第２基材、および第２基材の一方の表面に形成された対向電極を有するものである。このような対向電極側基材は、上記対向電極が後述するツイストボール層とは反対側になるように配置されて用いられる。
【００６９】
なお、電子ペーパーがセグメント駆動用電子ペーパーである場合は、対向電極側基材を表示電極側基材として用いるものとする。
【００７０】
第２基材上には、対向電極が形成されている。ここで、電子ペーパー３０がセグメント駆動用電子ペーパーである場合は、対向電極を表示電極として用いるものとする。また、電子ペーパー３０がパッシブ駆動型の電子ペーパーである場合は、上記対向電極および後述する透明電極のいずれか一方を走査（行）電極、他方を信号（列）電極として用いるものとする。
【００７１】
対向電極としては、導電性を有する材料からなり、対向電極に電圧を印加することにより、後述するツイストボール層を用いて画像表示を行うことができるものであれば特に限定されるものではない。このような対向電極としては、例えば、上記第２基材上に対向電極が直接形成されていてもよいし、また例えば、上記第２基材および対向電極の間に接着剤層等を介して形成されていてもよいし、また例えば、上記対向電極を第２基材とは別のフィルム上に形成し、上記対向電極が形成されたフィルムを上記第２基材上に配置することによって形成されていてもよい。
【００７２】
また、対向電極の形状としては、電子ペーパーがセグメント駆動用電子ペーパーである場合は、表示される図柄に合わせた形状を有しているのであれば特に限定されるものではない。具体的な図柄としては、例えば文字や絵柄等を挙げることができる。
【００７３】
また、電子ペーパーがパッシブ駆動型の電子ペーパーである場合は、通常、上記対向電極は、透明電極が有するパターンに対応したパターンを有する。このような対向電極のパターンとしては、一般的なパッシブ駆動型の表示装置に用いられる対向電極が有するパターンと同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【００７４】
このような対向電極に用いられる材料としては、導電性を有する材料であれば特に限定されるものではないが、例えばＡｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属、ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明導電体、導電剤を溶媒あるいは合成樹脂バインダに混合したもの等を挙げることができる
【００７５】
対向電極の膜厚としては、後述する第２基材のツイストボール層側とは反対側表面に均一な膜厚で形成することができ、電子ペーパーにより画像表示を行うことができる程度の膜厚を有しているのであれば特に限定されるものではないが、具体的には、５０ｎｍ〜５００μｍの範囲内、なかでも１００ｎｍ〜１００μｍの範囲内、特に３００ｎｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７６】
第２基材は、絶縁性を有するフィルムからなり、第２基材の一方の表面上に上記対向電極が形成されているものである。また、後述する透明電極側基材に用いられる第１基材とともに、後述するツイストボール層を密封するものである。
【００７７】
第２基材４１は、可撓性を有するとともに、第２基材４１上に対向電極を形成することができる程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。また、第２基材としては透明性を有していてもよいし、透明性を有していなくてもよい。また、必要に応じて第２基材を、画像表示に用いられるツイストボールの一方の色と同色に着色してもよい。
【００７８】
可撓性と自己支持性を有する第２基材の材料としては、一般的なプラスチック材料であれば特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができる。
【００７９】
また、第１基材および第２基材をラミネート加工することによってツイストボール層を密封することが好ましい。ラミネート加工を用いる場合は、ラミネート加工可能なベースフィルム材料と後述するシーラントフィルム材料が積層された基材を第２基材として用いることがより好ましい。
【００８０】
上述した第２基材の材料のうち、ラミネート加工可能なベースフィルム材料としては、ラミネート加工時の加熱圧着による耐熱性の観点からポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、シーラントフィルム材料としては無延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム等が挙げられる。また、ポリウレタン、ポリアクリル、エポキシ樹脂、シリコーン等の熱シール性のある材料からなる塗膜等を用いることも可能である。
【００８１】
また、第２基材の膜厚としては、電子ペーパー３０全体としての可撓性を損なうことのない程度の可撓性と、対向電極を形成することができる程度の膜厚であれば、特に限定されるものではないが、１０μｍ〜３００μｍの範囲内、なかでも１５μｍ〜１００μｍの範囲内、特に２５μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００８２】
透明電極側基材３３は、透明性を有するフィルムからなる第１基材、および第１基材の一方の表面に形成された透明電極を有するものである。
【００８３】
第１基材３１は、可撓性と、透明性を有するフィルムからなり、第１基材の一方の表面に後述する透明電極が形成されているものである。また、対向電極側基材４３に用いられる第２基材４１とともに、後述するツイストボール層を密封するものである。
【００８４】
第１基材としては、可撓性と、透明性を有するフィルムであり、第１基材３１の表面上に透明電極３２を形成することができるものであれば特に限定されるものではなく、絶縁性を有していてもよいし、絶縁性を有していなくてもよい。
【００８５】
また、第１基材の材料としては、透明性を有するプラスチック材料であれば特に限定されるものではないが、具体的には、上述した第２基材の材料と同様の材料を用いることができるため、ここでの記載は省略する。
【００８６】
第１基材および第２基材をラミネート加工することによってツイストボール層を密封することが好ましいことから、第１基材の材料としては、ラミネート加工可能な材料を用いることがより好ましい。ラミネート加工可能な材料としても、上述した第２基材に用いられるラミネート加工可能な材料と同様とすることができるため、ここでの記載は省略する。
【００８７】
このような第１基材の膜厚としては、可撓性と、透明電極３２を形成することができる程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような第１基材の膜厚としては、１０μｍ〜３００μｍの範囲内、なかでも１５μｍ〜１００μｍの範囲内、特に２５μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００８８】
第１基材３１上には透明電極３２が形成されている。ここで、電子ペーパーがセグメント駆動用電子ペーパーである場合、透明電極３２は共通電極として用いられるものとする。また、電子ペーパーがパッシブ駆動型の電子ペーパーである場合は、上述した対向電極および透明電極のいずれか一方を走査（行）電極、他方を信号（列）電極として用いるものとする。
【００８９】
このような透明電極としては、第１基材上に形成されているのであれば特に限定されず、例えば上記第１基材上に透明電極が直接形成されていてもよいし、また例えば上記透明電極を透明性を有するフィルム上に形成し、上記透明電極が形成された透明性を有するフィルムを上記第１基材上に配置することによって形成されていてもよい。
【００９０】
このような透明電極の材料としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明導電体を挙げることができる。透明電極側基材３３の配置としては、電子ペーパーを用いて所望する表示を行うことができるのであれば特に限定されるものではない。例えば、電子ペーパーにおいて、透明電極がツイストボール層側になるように透明電極側基材を配置してもよく、透明電極がツイストボール層とは反対側になるように透明電極側基材を配置してもよい。
【００９１】
なお、電子ペーパーがパッシブ駆動型の電子ペーパーである場合は、透明電極がツイストボール層とは反対側になるように透明電極側基材を配置する方が好ましい。パッシブ駆動型の電子ペーパーにおいては、透明電極はストライプ状等のパターン状に形成されることから、透明電極がツイストボール層とは反対側となるように配置した場合は、透明電極の凹凸による電子ペーパーの画像表示劣化を防止することができ、さらには、透明電極側基材に貫通孔を設置することなく容易に配線を繋ぐことができるからである。
【００９２】
ツイストボール層は、ツイストボールおよび低極性溶媒を含む低極性溶媒層からなるものであり、透明電極側基材３３に用いられる第１基材３１および対向電極側基材４３に用いられる第２基材４１により密封されるものである。
【００９３】
ツイストボール層は、第１基材および第２基材により密封することができるのであれば、その密封方法としては特に限定されるものではなく、例えば、第１基材および第２基材の間に封止のためのシール剤を配置させることにより、ツイストボール層を密封する方法であってもよいし、透明電極側基材の第１基材および対向電極側基材の第２基材にラミネート加工可能な材料を用い、第１基材および第２基材をラミネート加工することにより、ツイストボール層を密封する方法であってもよい。
【００９４】
ツイストボール層をラミネート加工により密封することで、第１基材および第２基材によってラミネートされたツイストボール層の扱いが容易になる。
【００９５】
上記ツイストボール層をラミネート加工により密封する方法については、一般的なラミネート加工と同様とすることができるのでここでの説明は省略する。また、シール剤を用いた密封方法についても、一般的な基材どうしを貼り合わせることによる密封方法と同様とすることができるので、ここでの記載は省略する。
【００９６】
ツイストボール層としては、ツイストボールおよび低極性溶媒を含む低極性溶媒層からなり、第１基材および第２基材により密封することが可能であり、電子ペーパー３０において、所望の画像表示を行うことができるものであれば特に限定されるものではない。
【００９７】
ツイストボールは、ツイストボール層に含まれるものであり、電子ペーパーにおいて表示媒体として働くものである。
【００９８】
ツイストボールは、略球状であり、有色彩相／白色相あるいは有色彩相／有色彩層の異なる２色相を有し、異なる２色相が互いに異なる双極子を有するものであれば特に限定されるものではない。低極性溶媒層は、低極性溶媒を含むものであれば特に限定されるものではない。通常、低極性溶媒層は、低極性溶媒と、低極性溶媒を膨潤させるエラストマー材料からなるエラストマーシートとから構成される。
【００９９】
低極性溶媒は、上述したツイストボールの回転が円滑となるようにするために用いられるものである。また、通常はエラストマーシートに膨潤させて用いられるものである。
【０１００】
低極性溶媒としては、ツイストボールの回転を妨げることなく、円滑に回転させることができるものであれば特に限定されるものではない。このような低極性溶媒としては、ジメチルシリコーンオイル、イソパラフィン系溶媒、および直鎖パラフィン系溶媒、ドデカン、トリデカン等の直鎖アルカンを挙げることができる。
【０１０１】
エラストマーシートは、低極性溶媒を膨潤させることができるエラストマー材料からなるものである。また、エラストマーシートは、ツイストボールが分散されたシート状部材であり、これに低極性溶媒を膨潤させることによって用いられるものである。
【０１０２】
エラストマーシートに用いられる材料としては、上記ツイストボールを分散可能であり、かつ、上記低極性溶媒を膨潤することが可能であれば特に限定されるものではない。このようなエラストマーシートの材料としては、シリコーン樹脂、（微架橋した）アクリル樹脂、（微架橋した）スチレン樹脂、およびポリオレフィン樹脂等を挙げることができる。
【０１０３】
また、上記エラストマーシートの膜厚としては、電子ペーパーの可撓性を維持することができ、かつ電子ペーパーがエラストマーシート中に分散されたツイストボールによって画像表示を行うことが可能であれば特に限定されるものではないが、５０μｍ〜１０００μｍの範囲内、なかでも１００μｍ〜７００μｍの範囲内、特に２００μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１０４】
ツイストボール層の膜厚としては、電子ペーパーの可撓性を維持することができ、ツイストボールを回転させることにより画像表示を行うことが可能であれば特に限定されるものではないが、５０μｍ〜１０００μｍの範囲内、なかでも１００μｍ〜７００μｍの範囲内、特に２００μｍ〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１０５】
（回路部）
回路部６０は、二次電池５０から供給される電力によって動作し、回路部６０と接続された電子ペーパー３０に、動作状況に応じた所定の情報を表示させている。回路部６０の具体的な構成について特に限定はなく、二次電池から供給される電力を用いて電子ペーパー３０の所定の情報を表示させることができればよい。なお、本実施形態では、回路部６０は、マイコンＩＣ、昇圧回路、制御回路から構成されており、昇圧回路で二次電池５０の電圧を最適な圧力に昇圧し、マイコンＩＣと制御回路によって電子ペーパーの表示部における各々のセグメントの表示を好適な頻度で変換させている。
【０１０６】
電子ペーパーに表示させる情報について特に限定はないが、例えば、本発明の表示システム１００を時計として用いる場合には、回路部６０がリアルタイムクロック（ＲＴＣ)を備えていることが好ましい。マイコンＩＣは、リアルタイムクロックから時間を取得し、取得した情報を電子ペーパー３０に表示させる。
【０１０７】
なお、本発明の表示システム１００に使用可能な一実施形態の電子ペーパーはメモリー性を有することから、常に電圧を印加することなく、表示内容の書き換え時のみ印加することで表示の維持が可能である。したがって、例えば、上記のように電子ペーパー３０の表示部に時間表示を行う場合にあっては、１分間の駆動波形印加時間の総和が１０秒以下であることが好ましく３秒以下であることがより好ましい。この構成により、低消費電力化を図ることが可能となる。
【０１０８】
また、本発明の表示システム１００によって、電子ペーパー３０に表示される表示は、例えば、上記のように回路部６０に内蔵された内部情報による表示であってもよく、回路部６０を構成する、或いは後述する電子ペーパー３０に内蔵された制御装置によって行われる表示であってもよい。制御装置は、例えば、無線通信によって外部の入力機器と接続されており、表示システム１００の使用者は、外部の入力機器を使用して無線通信を介して、電子ペーパー３０の表示内容を書き換えることもできる。このような表示システムとしては電子ブック等を挙げることができる。
【０１０９】
なお、上記で説明した例では、二次電池５０と回路部６０とはそれぞれ独立した構成としているが、回路部６０内に二次電池５０が設置されていてもよい。
【０１１０】
次に、本発明の表示システム１００の他の実施形態について図面を用いて説明する。図５は、本発明の表示システム１００の他の実施形態の一例を示す概略図である。
【０１１１】
図５に示す表示システム１００では、太陽電池１０と電子ペーパー３０が積層された構成をとっており、太陽電池１０と電子ペーパー３０との間に、二次電池５０、回路部６０とが設けられている。なお、表示システム１００の各構成は、上述した図１に示す例と同様に電気的に接続されている。
【０１１２】
なお、図５では、説明の便宜上太陽電池１０、二次電池５０、回路部６０を破線で表示しているが、電子ペーパー３０の表示部方向からは、太陽電池１０、二次電池５０、回路部６０は見えない構成をとっている。
【０１１３】
図６は、図５に示す表示システムに時間表示がされた例を示す図であり、図６（a)は、電子ペーパー３０の表示部（表面）方向から表示システム１００を見たときの図であり、図６（ｂ)は、電子ペーパー３０の表示部の反対方向（裏面側）から表示システムを見たときの図である。
【０１１４】
なお、太陽電池１０、電子ペーパー３０、二次電池５０、回路部６０は、上記で説明したものをそのまま用いることができここでの説明は省略する。また、太陽電池１０が表示システム１００から着脱可能に設けられている点についても同様である。
【０１１５】
本実施形態の表示システム１００によれば、吊り下げや壁面への設置に適し、これらの分野において好適に使用することができる。
【０１１６】
次に、表示システム１００の変形例について図面を用いて説明する。図７は、表示システム１００の変形例を示す概略図である。
【０１１７】
図７に示す形態の表示システムは、太陽電池１０、電池５５はそれぞれ、キャパシタ回路６５を介して回路部６０と接続され、回路部６０は、電子ペーパー３０と電気的に接続されている。
【０１１８】
同図に示す例では、太陽電池１０から発電された電力と、電池５５から供給される電力とによって、回路部６０を動作させ、電子ペーパー３０の表示部に所定の表示をさせる。
【０１１９】
この例では、太陽電池１０から発電された電力が、電池５５に充電されることがないことから、定期的な電池５５の交換が必要となる点で、上述した、太陽電池１０で発電された電力を二次電池５０に充電する形態と比較して劣るが、太陽電池１０から発電された電力と併用して回路部６０を動作させるため、通常の電池の交換時期よりは頻度を大幅に低減できる点では、優れている。
【０１２０】
なお、この例で用いられる電池は、二次電池であってもよく、一次電池であってもよい。
【０１２１】
以上、本発明の表示システムについて具体的に説明したが、本発明は上記で説明した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１００…表示システム
１０…太陽電池、色素増感型太陽電池
１…酸化物半導体電極基板
２…対極基板
３…電解質層
４…シール剤
１１…第１電極基材
１２…多孔質層
２１ａ…透明電極層
２１ｂ…透明基材
２２…触媒層
３０…電子ペーパー
３１…第１基材
３２…透明電極
３３…透明電極側基材
３５…ツイストボール層
４１…第２基材
４２…対向電極
４３…対向電極側基材
５０…二次電池
６０…回路部
２００…基板
【図１】
2013117625.tif 000003
【図２】
2013117625.tif 000004
【図３】
2013117625.tif 000005
【図４】
2013117625.tif 000006
【図５】
2013117625.tif 000007
【図６】
2013117625.tif 000008
【図７】
2013117625.tif 000009